FR3070093A1 - ELECTRICAL DISTRIBUTION DEVICE HAVING BURNER CAPACITORS. - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de distribution électrique (1) comprenant un empilement d'au moins deux plaques (2, 3) électriquement conductrices et au moins un condensateur électriquement raccordé entre deux plaques adjacentes (2 et 3), deux plaques adjacentes (2 et 3) dudit dispositif (1) étant séparées par un espace (4) au moins partiellement comblé par un matériau isolant (7). Au moins un condensateur est un condensateur semi-conducteur (5) disposé et électriquement raccordé entre une première et une seconde plaques adjacentes en regard (2 et 3).An electrical distribution device (1) comprising a stack of at least two electrically conductive plates (2, 3) and at least one capacitor electrically connected between two adjacent plates (2 and 3), two adjacent plates (2 and 3) of said device (1) being separated by a space (4) at least partially filled with an insulating material (7). At least one capacitor is a semiconductor capacitor (5) arranged and electrically connected between first and second adjacent plates facing each other (2 and 3).
Description
Arrière-plan de l'inventionInvention background
L'invention se rapporte à un dispositif de distribution électrique doté de condensateurs enterrés, et plus particulièrement à une barre omnibus, ou bus barre (bus bar en anglais), intégrant des condensateurs enterrés dans le système.The invention relates to an electrical distribution device provided with buried capacitors, and more particularly to a bus bar, or bus bar, integrating buried capacitors in the system.
L'invention trouve une application particulière dans le domaine de l'aéronautique notamment pour connecter les convertisseurs de puissance à une source de tension afin de convertir l'énergie électrique d'un réseau principal alternatif (AC) ou continu (DC), qui peut être de l'ordre de 115 V AC, 230 V AC, 540 V AC, etc., sous plusieurs formes, notamment via une conversion AC/DC, DC/AC, AC/AC ou DC/DC.The invention finds a particular application in the field of aeronautics in particular for connecting power converters to a voltage source in order to convert the electrical energy of a main alternating (AC) or direct (DC) network, which can be of the order of 115 V AC, 230 V AC, 540 V AC, etc., in several forms, in particular via an AC / DC, DC / AC, AC / AC or DC / DC conversion.
La figure 1 présente un exemple connu dans l'état de l'art d'un dispositif de distribution électrique formé d'une barre omnibus couplant une source d'alimentation Vin à un onduleur H possédant six éléments de commutation Si à S6 via au moins un condensateur de découplage Cdc, l'onduleur étant raccordé en sortie à un moteur M. Les barres omnibus généralement utilisées permettent d'assurer la connexion électrique entre les condensateurs et les connectiques d'entrée du module de puissance Ei et E2. Chaque élément de commutation Si à Sô est formé d'un transistor avec ou sans une diode de roue libre en parallèle, le transistor pouvant être, par exemple, un transistor bipolaire à grille isolée (ou IGBT en anglais pour insulated gâte bipolar transistor), un transistor à effet de champ à hétérostructure (ou HEMT en anglais pour high électron mobility transistor), ou un transistor à effet de champ à grille métal oxyde (ou MOSFET en anglais pour Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Les éléments de commutation Si à S6 sont commandés en ON/OFF, c'est-à-dire en tout ou rien, par des signaux délivrés par des circuits de commande et de contrôle non représentés sur la figure 1.FIG. 1 presents an example known in the state of the art of an electrical distribution device formed of a bus bar coupling a power source V in to an inverter H having six switching elements Si to S 6 via at least one decoupling capacitor Cdc, the inverter being connected at the output to a motor M. The bus bars generally used make it possible to provide the electrical connection between the capacitors and the input connectors of the power module Ei and E2. Each switching element Si to S0 is formed by a transistor with or without a freewheeling diode in parallel, the transistor being able to be, for example, a bipolar transistor with insulated gate (or IGBT in English for insulated gate bipolar transistor), a heterostructure field effect transistor (or HEMT in English for high electron mobility transistor), or a metal oxide field effect transistor (or MOSFET in English for Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The switching elements Si to S 6 are controlled ON / OFF, that is to say all or nothing, by signals delivered by command and control circuits not shown in FIG. 1.
Les inductances parasites qui apparaissent dans de tels circuits électriques sont liées en partie à des contraintes physiques comme la taille des condensateurs, leurs connectiques, et l'interconnexion entre les condensateurs de découplage Dde et les éléments de commutation Si à Sô. Ces inductances impliquent l'apparition de surtension et peuvent amener à la destruction des semi-conducteurs formant les éléments de commutation Si à Sô si la marge de tenue en tension n'est pas suffisante. Des valeurs d'inductance de l'ordre de quelque μΗ par les inductances parasites impactent fortement la performance des composants électroniques connectées à la barre omnibus notamment pour les fonctions nécessitant une forte variation du courant en fonction du temps, di/dt, lors de leur commande en ON/OFF.The parasitic inductances which appear in such electrical circuits are partly linked to physical constraints such as the size of the capacitors, their connections, and the interconnection between the decoupling capacitors Dde and the switching elements Si to Sô. These inductances imply the appearance of overvoltage and can lead to the destruction of the semiconductors forming the switching elements Si to S6 if the voltage withstand margin is not sufficient. Inductance values of the order of a few μΗ by the parasitic inductances strongly impact the performance of the electronic components connected to the busbar, in particular for functions requiring a large variation of the current as a function of time, di / dt, during their ON / OFF control.
Afin de réduire les inductances parasites de type inductance linéaire de connectiques, les condensateurs de découplage, telles que le condensateur de découplage Cdc de la figure 1, sont généralement positionnés le plus proche des éléments de commutation, tels que les éléments de commutation Si à Sô de la figure 1. L'inductance linéaire, faisant la connexion électrique entre le condensateur de découplage Cdc et les connectiques d'entrée du module de puissance Ei et E2, peut aussi être réduite en utilisant une barre omnibus formée de deux plaques métalliques disposées en vis-à-vis avec un espacement minimal entre les deux plaques pour garantir l'isolation. Un isolant vient généralement remplir le vide entre les deux plaques.In order to reduce parasitic inductances of the linear inductance type of connectors, the decoupling capacitors, such as the decoupling capacitor Cdc of FIG. 1, are generally positioned closest to the switching elements, such as the switching elements Si to S in Figure 1. The linear inductance, making the electrical connection between the decoupling capacitor Cdc and the input connectors of the power module Ei and E 2 , can also be reduced by using a busbar formed by two metal plates arranged facing each other with minimal spacing between the two plates to guarantee insulation. An insulator generally fills the gap between the two plates.
La géométrie d'une barre omnibus permet la réduction de l'inductance parasite pour deux raisons :The geometry of a busbar allows the reduction of the parasitic inductance for two reasons:
- la largeur des plaques métalliques impose un long chemin au flux magnétique pour contourner la plaque augmentant ainsi la résistance magnétique et réduisant l'inductance par rapport à un câble,- the width of the metal plates imposes a long path on the magnetic flux to bypass the plate, thus increasing the magnetic resistance and reducing the inductance compared to a cable,
- le courant de retour est ramené au plus proche du courant d'entrée créant ainsi des champs magnétiques opposés qui s'annulent.- the return current is brought closer to the input current thus creating opposite magnetic fields which cancel each other out.
Plusieurs dispositifs de distribution électrique connus permettent de minimiser les inductances parasites et d'augmenter le niveau d'intégration des condensateurs et des barres omnibus.Several known electrical distribution devices make it possible to minimize the parasitic inductances and to increase the level of integration of the capacitors and the bus bars.
Un premier dispositif de distribution électrique connu comprend une barre omnibus avec des condensateurs céramiques brasés à la surface d'une face métallisée d'un substrat isolant métallisé jouant le rôle d'une plaque de la barre omnibus. La seconde électrode des condensateurs céramiques est brasée sur une plaque métallique. Cette dernière est connectée électriquement et mécaniquement à la face inférieure du substrat métallisé par un pont métallique.A first known electrical distribution device comprises a bus bar with ceramic capacitors soldered to the surface of a metallized face of a metallized insulating substrate acting as a plate of the bus bar. The second electrode of the ceramic capacitors is brazed on a metal plate. The latter is electrically and mechanically connected to the underside of the metallized substrate by a metal bridge.
Ce premier dispositif de distribution électrique permet d'obtenir un module haute tension de faible volume capable d'être intégré facilement aux modules électroniques de puissance et réduisant un peu les inductances parasites.This first electrical distribution device makes it possible to obtain a low-voltage high-voltage module capable of being easily integrated into electronic power modules and slightly reducing parasitic inductances.
Cependant, dans ce premier dispositif de distribution électrique, l'utilisation de trois constituants induit une augmentation de l'inductance parasite et de la masse du système formé par la barre omnibus et les condensateurs.However, in this first electrical distribution device, the use of three components induces an increase in the parasitic inductance and in the mass of the system formed by the bus bar and the capacitors.
Un deuxième dispositif de distribution électrique connu est formé à partir d'une injection d'une résine fluide entre deux plaques métalliques formant une barre omnibus, la résine fluide étant soit chargée par des particules de forte permittivité soit sans particule. Ensuite, la pièce est solidifiée par polymérisation de la résine. Dans ce deuxième dispositif, le condensateur est constitué de la résine solidifiée. Dans ce deuxième dispositif de distribution électrique connu, il est possible d'augmenter la valeur de capacité de ce condensateur en structurant les plaques afin d'augmenter les surfaces d'interaction entre le métal et la résine.A second known electrical distribution device is formed from an injection of a fluid resin between two metal plates forming a bus bar, the fluid resin being either charged with particles of high permittivity or without particles. Then, the part is solidified by polymerization of the resin. In this second device, the capacitor consists of the solidified resin. In this second known electrical distribution device, it is possible to increase the capacity value of this capacitor by structuring the plates in order to increase the interaction surfaces between the metal and the resin.
Cependant, dans le deuxième dispositif de distribution électrique, les polymères présentent une densité surfacique de capacité faible comparée au condensateur céramique, même en rajoutant des particules à forte permittivité. De plus, les polymères composites présentent généralement de fortes pertes diélectriques à haute température induisant ainsi une augmentation de la chaleur générée par les courants de fuite.However, in the second electrical distribution device, the polymers have a surface density of low capacity compared to the ceramic capacitor, even by adding particles with high permittivity. In addition, composite polymers generally exhibit high dielectric losses at high temperature, thus inducing an increase in the heat generated by the leakage currents.
Un troisième dispositif de distribution électrique connu est formé par le dépôt de couches métalliques et de couches céramiques par fabrication additive afin de réaliser un condensateur couplé au moins à une plaque métallique.A third known electrical distribution device is formed by the deposition of metal layers and ceramic layers by additive manufacturing in order to produce a capacitor coupled at least to a metal plate.
Cependant, dans ce troisième dispositif, le dépôt et le frittage des couches céramiques et métalliques par fabrication additive restent des procédés compliqués et manquant de maturité.However, in this third device, the deposition and sintering of the ceramic and metallic layers by additive manufacturing remain complicated and lacking in maturity.
Les trois dispositifs de distribution électrique connus cités cidessus permettent une forte intégration et une diminution des inductances parasites mais elles présentent cependant plusieurs limitations, comme déjà indiqué ci-dessus pour certaines.The three known electrical distribution devices mentioned above allow strong integration and a reduction in parasitic inductances, but they nevertheless have several limitations, as already indicated above for some.
En outre, dans le premier et le troisième dispositifs de distribution électrique, les condensateurs céramiques ayant de forte densité surfacique de capacité, tel que les céramiques de classe II, ne sont pas stables pour des températures au-delà de 125°C.In addition, in the first and third electrical distribution devices, ceramic capacitors having high surface area density, such as class II ceramics, are not stable for temperatures above 125 ° C.
Par ailleurs, pour les trois dispositifs de distribution électriques connus mentionnés ci-dessus, les condensateurs céramiques sont fragiles et sensibles aux chocs thermiques. Des précautions sont à prendre lors de leur brasage pour éviter leur fissuration notamment pour les larges surfaces.Furthermore, for the three known electrical distribution devices mentioned above, the ceramic capacitors are fragile and sensitive to thermal shock. Care must be taken when brazing to avoid cracking, especially for large surfaces.
Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention
L'invention vise à fournir un dispositif de distribution électrique comprenant des plaques conductrices couplées à des condensateurs permettant de réduire la masse et le volume de l'ensemble, de réduire les inductances parasites engendrées par les fils de connections, et d'obtenir une stabilité élevée de la valeur de la capacité pour des températures supérieures à 150°C.The invention aims to provide an electrical distribution device comprising conductive plates coupled to capacitors making it possible to reduce the mass and the volume of the assembly, to reduce the parasitic inductances generated by the connection wires, and to obtain stability. high of the capacity value for temperatures above 150 ° C.
Dans un premier objet de l'invention, il est proposé un dispositif de distribution électrique comprenant un empilement d'au moins deux plaques électriquement conductrices et au moins un condensateur électriquement raccordé entre deux plaques adjacentes, deux plaques adjacentes dudit dispositif étant séparées par un espace au moins partiellement comblé par un matériau isolant.In a first object of the invention, an electrical distribution device is proposed comprising a stack of at least two electrically conductive plates and at least one capacitor electrically connected between two adjacent plates, two adjacent plates of said device being separated by a space at least partially filled with an insulating material.
Selon une caractéristique générale du premier objet de l'invention, au moins un condensateur est un condensateur semiconducteur, de préférence en silicium, disposé et électriquement raccordé entre une première et une seconde plaques adjacentes en regard l'une de l'autre.According to a general characteristic of the first object of the invention, at least one capacitor is a semiconductor capacitor, preferably made of silicon, arranged and electrically connected between a first and a second plates adjacent opposite one another.
Le dispositif de distribution électrique selon le premier objet de l'invention forme une barre omnibus permettant d'atteindre de fortes densités surfaciques et volumiques de capacité sans perte de volume.The electrical distribution device according to the first object of the invention forms a bus bar making it possible to achieve high surface and volume densities of capacity without loss of volume.
L'inductance parasite entre la capacité et les plaques métalliques est réduite par rapport aux dispositifs connus grâce à la très courte distance d'interconnexion.The parasitic inductance between the capacity and the metal plates is reduced compared to known devices thanks to the very short interconnection distance.
Les condensateurs semi-conducteurs sont de préférence en silicium, c'est-à-dire réalisés sur un substrat en silicium, mais peuvent également être réalisés dans un autre matériau semi-conducteur comme du germanium.The semiconductor capacitors are preferably made of silicon, that is to say made on a silicon substrate, but can also be made of another semiconductor material such as germanium.
L'utilisation de condensateurs semi-conducteurs notamment en silicium, permet, d'une part, d'avoir un dispositif de distribution électrique présentant une très faible variation de la capacité en fonction de la température du dispositif, et, d'autre part, d'avoir un dispositif de distribution n'utilisant que des technologies matures dont le procédé est maîtrisé et le rendement est connu et satisfaisant.The use of semiconductor capacitors, in particular of silicon, makes it possible, on the one hand, to have an electrical distribution device having a very small variation in capacity as a function of the temperature of the device, and, on the other hand, to have a distribution device using only mature technologies, the process of which is controlled and the yield is known and satisfactory.
Les condensateurs en silicium ont généralement une densité surfacique entre 1.3 nF/mm2 et 250 nF/mm2 pour des tensions de claquage entre 450 V et 11 V respectivement. Ces condensateurs sont développés à partir des procédés utilisés pour la fabrication des semiconducteurs notamment en maîtrisant la réalisation de profondes cavités dans des substrats en silicium. Une large gamme de finition de condensateurs en silicium est proposée par les fournisseurs, notamment le cuivre qui est compatible avec la technologie d'enterrement de puces dans les cartes PCB. L'épaisseur de ces condensateurs en silicium se situe généralement entre 100 pm et 300 pm. Ces condensateurs intégrés entre les deux plaques de bus barre permettent ainsi l'utilisation des métallisations des condensateurs pour le montage mécanique et la connexion électrique. Cela permet aussi d'obtenir un assemblage avec des faibles inductances et résistances équivalentes en série avec les condensateurs.The silicon capacitors generally have a surface density between 1.3 nF / mm 2 and 250 nF / mm 2 for breakdown voltages between 450 V and 11 V respectively. These capacitors are developed from the processes used for the manufacture of semiconductors, in particular by controlling the production of deep cavities in silicon substrates. A wide range of finishing of silicon capacitors is offered by suppliers, in particular copper which is compatible with the technology of burial of chips in PCB boards. The thickness of these silicon capacitors is generally between 100 μm and 300 μm. These integrated capacitors between the two busbar plates thus allow the use of metallizations of the capacitors for mechanical mounting and electrical connection. This also makes it possible to obtain an assembly with low inductances and equivalent resistances in series with the capacitors.
L'intégration des condensateurs semi-conducteurs entre les deux plaques conductrices formant la barre omnibus permet, d'une part, d'augmenter la fiabilité sous vibration et sous choc thermique, et, d'autre part, de fournir une forme planaire au dispositif sans augmenter le volume du dispositif puisque dans les dispositifs connus l'espace occupé par les condensateurs semi-conducteurs est occupé par un isolant. La forme planaire permet ainsi une forte densité d'intégration notamment pour les applications dans lesquelles l'électronique de puissance est fortement intégrée à la machine électrique La géométrie du dispositif de distribution électrique permet en outre de réduire la masse et le volume du dispositif par rapport aux dispositifs connus.The integration of semiconductor capacitors between the two conductive plates forming the bus bar makes it possible, on the one hand, to increase reliability under vibration and thermal shock, and, on the other hand, to provide a planar shape to the device. without increasing the volume of the device since in known devices the space occupied by the semiconductor capacitors is occupied by an insulator. The planar shape thus allows a high integration density, particularly for applications in which power electronics are strongly integrated into the electrical machine. The geometry of the electrical distribution device also makes it possible to reduce the mass and the volume of the device relative to to known devices.
En outre, le dispositif selon l'invention peut permettre d'éliminer toute brasure entre la capacité semi-conductrice et les plaques conductrices ce qui permet d'augmenter d'autant plus la fiabilité du dispositif sous vibrations et choc thermiques. Plusieurs modes de réalisation sont possibles pour réaliser les connexions électriques sans brasure entre ledit au moins un condensateur semi-conducteur et les plaques adjacentes entre lesquelles elle est disposée et raccordée.In addition, the device according to the invention can make it possible to eliminate any solder between the semiconductor capacity and the conductive plates, which makes it possible to increase all the more the reliability of the device under thermal vibrations and shock. Several embodiments are possible for making electrical connections without soldering between said at least one semiconductor capacitor and the adjacent plates between which it is arranged and connected.
Selon un premier aspect du dispositif de distribution électrique, ledit au moins un condensateur semi-conducteur comprend une première face et une seconde face, la seconde face étant électriquement couplée à ladite seconde plaque à l'aide d'un matériau électriquement conducteur comblant des orifices réalisés dans une couche dudit matériau isolant séparant le condensateur de ladite seconde plaque.According to a first aspect of the electrical distribution device, said at least one semiconductor capacitor comprises a first face and a second face, the second face being electrically coupled to said second plate using an electrically conductive material filling the orifices produced in a layer of said insulating material separating the capacitor from said second plate.
Dans un premier mode de réalisation du dispositif de distribution électrique, la première face dudit au moins un condensateur semi-conducteur est mécaniquement fixé à la première plaque à l'aide d'un matériau électriquement conducteur.In a first embodiment of the electrical distribution device, the first face of said at least one semiconductor capacitor is mechanically fixed to the first plate using an electrically conductive material.
Dans un second mode de réalisation du dispositif de distribution électrique, la première face dudit au moins un condensateur semiconducteur est électriquement couplée à ladite première plaque à l'aide d'un matériau électriquement conducteur comblant des orifices réalisés dans une couche dudit matériau isolant séparant la capacité semiconductrice de ladite première plaque.In a second embodiment of the electrical distribution device, the first face of said at least one semiconductor capacitor is electrically coupled to said first plate using an electrically conductive material filling the orifices made in a layer of said insulating material separating the semiconductor capacity of said first plate.
Selon un deuxième aspect du dispositif de distribution électrique, le matériau isolant peut être un polymère électriquement isolant chargé ou non par des particules ou des fibres inorganiques et présentant des propriétés électriques stables à des températures supérieures à 150°C offrant ainsi un fonctionnement à haute température avec des propriétés stables.According to a second aspect of the electrical distribution device, the insulating material can be an electrically insulating polymer charged or not charged with inorganic particles or fibers and having stable electrical properties at temperatures above 150 ° C. thus offering high temperature operation with stable properties.
Selon un troisième aspect du dispositif de distribution électrique, le dispositif de distribution électrique peut comprendre une pluralités de condensateurs semi-conducteurs, au moins un premier condensateur semi-conducteur étant disposé et électriquement raccordé entre un premier jeu de deux plaques adjacentes et au moins un second condensateur semi-conducteur étant disposé et électriquement raccordé entre un second jeu de plaques adjacentes, l'une des plaques de chaque jeu pouvant appartenir à la fois au premier et au deuxième jeux.According to a third aspect of the electrical distribution device, the electrical distribution device can comprise a plurality of semiconductor capacitors, at least one first semiconductor capacitor being disposed and electrically connected between a first set of two adjacent plates and at least one second semiconductor capacitor being disposed and electrically connected between a second set of adjacent plates, one of the plates of each set being able to belong to both the first and the second set.
Le dispositif de distribution électrique peut ainsi être configuré pour réaliser des multicouches.The electrical distribution device can thus be configured to produce multilayers.
Dans un second objet de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un dispositif de distribution électrique, le dispositif comprenant un empilement d'au moins deux plaques électriquement conductrices et au moins un condensateur électriquement raccordé entre deux plaques adjacentes, deux plaques adjacentes dudit dispositif étant séparées par un espace au moins partiellement comblé par un matériau isolant.In a second object of the invention, there is provided a method of manufacturing an electrical distribution device, the device comprising a stack of at least two electrically conductive plates and at least one capacitor electrically connected between two adjacent plates, two adjacent plates of said device being separated by a space at least partially filled with an insulating material.
Selon une caractéristique générale du second objet de l'invention, au moins un condensateur est un condensateur semiconducteur, et en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :According to a general characteristic of the second object of the invention, at least one capacitor is a semiconductor capacitor, and in that the method comprises the following steps:
- l'insertion d'au moins un condensateur semi-conducteur entre une première et une seconde plaques en regard adjacentes,- the insertion of at least one semiconductor capacitor between first and second adjacent facing plates,
- une application d'un film pré-imprégné en matériau isolant sur une face dudit au moins un condensateur semi-conducteur en regard de ladite seconde plaque,an application of a prepreg film of insulating material on one face of said at least one semiconductor capacitor opposite said second plate,
- une formation d'une couche de matériau conducteur sur ledit film pré-imprégné, ledit film pré-imprégné étant disposé entre ledit au moins un condensateur semiconducteur et la couche de matériau conducteur,a formation of a layer of conductive material on said prepreg film, said prepreg film being disposed between said at least one semiconductor capacitor and the layer of conductive material,
- une réalisation d'orifices au travers du film pré-imprégné et de la couche de matériau conducteur, etan embodiment of orifices through the prepreg film and the layer of conductive material, and
- un dépôt par électro-déposition d'une couche additionnelle de matériau conducteur au moins dans les orifices pour mettre en contact électrique ladite seconde plaque et le condensateur semi-conducteur,a deposition by electrodeposition of an additional layer of conductive material at least in the orifices to put said second plate in electrical contact with the semiconductor capacitor,
- une disposition de ladite seconde plaque sur ladite couche additionnelle.- An arrangement of said second plate on said additional layer.
Les orifices, ou via, peuvent être créés par gravure laser, gravure mécanique ou gravure chimique ou par une combinaison de plusieurs technologies.The orifices, or via, can be created by laser engraving, mechanical engraving or chemical engraving or by a combination of several technologies.
Dans un premier mode de mise en œuvre du procédé, le procédé peut en outre comprendre une étape de fixation d'une face dudit au moins un condensateur semi-conducteur à la première plaque, la fixation étant réalisée à l'aide d'un matériau conducteur.In a first embodiment of the method, the method can also comprise a step of fixing a face of said at least one semiconductor capacitor to the first plate, the fixing being carried out using a material driver.
Dans un second mode de mise en œuvre du procédé, le procédé peut comprendre en outre :In a second mode of implementing the method, the method can also comprise:
- une première étape supplémentaire d'application d'un film pré-imprégné additionnel en matériau isolant sur une face dudit au moins un condensateur semiconducteur en regard de ladite première plaque,a first additional step of applying an additional prepreg film of insulating material on one face of said at least one semiconductor capacitor opposite said first plate,
- une seconde étape supplémentaire de formation d'une couche additionnelle de matériau conducteur sur ledit film pré-imprégné additionnel, ledit film pré-imprégné additionnel étant disposé entre ledit au moins un condensateur semi-conducteur et la couche additionnelle de matériau conducteur,a second additional step of forming an additional layer of conductive material on said additional prepreg film, said additional prepreg film being disposed between said at least one semiconductor capacitor and the additional layer of conductive material,
- une troisième étape supplémentaire de réalisation d'orifices au travers du film pré-imprégné et de la couche de matériau conducteur, eta third additional step of producing orifices through the prepreg film and the layer of conductive material, and
- une quatrième étape supplémentaire de dépôt par électro-déposition d'une couche additionnelle de matériau conducteur au moins dans les orifices pour mettre en contact électrique ladite première plaque et le condensateur semi-conducteur, ladite première plaque étant disposée sur ladite couche additionnelle à la suite du dépôt par électro-déposition.a fourth additional step of deposition by electro-deposition of an additional layer of conductive material at least in the orifices to bring said first plate and the semiconductor capacitor into electrical contact, said first plate being disposed on said additional layer to the following filing by electro-deposition.
Selon un aspect du procédé, chaque superposition d'une couche de matériau conducteur et d'un film pré-imprégné peut être laminée en appliquant un cycle définit en pression et en température, avec une pression supérieure à 100 kPa et inférieure à 10 MPa et une température variant entre 100°C et 250°C.According to one aspect of the process, each superposition of a layer of conductive material and of a prepreg film can be laminated by applying a defined cycle in pressure and in temperature, with a pressure greater than 100 kPa and less than 10 MPa and a temperature varying between 100 ° C and 250 ° C.
Brève description des dessins.Brief description of the drawings.
L’invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :The invention will be better understood on reading the following, for information but not limitation, with reference to the accompanying drawings in which:
- la figure 1, déjà décrite, présente un onduleur triphasé avec un condensateur de découplage raccordant une source d'alimentation à un moteur via une barre omnibus selon l'état de la technique ;- Figure 1, already described, shows a three-phase inverter with a decoupling capacitor connecting a power source to a motor via a busbar according to the prior art;
- la figure 2 illustre un dispositif de distribution électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;- Figure 2 illustrates an electrical distribution device according to a first embodiment of the invention;
- la figure 3 présente un logigramme d'un procédé de fabrication du dispositif de distribution électrique de la figure 2 selon un premier mode de mise en oeuvre ;- Figure 3 shows a flow diagram of a method of manufacturing the electrical distribution device of Figure 2 according to a first mode of implementation;
- les figures 4A et 4B illustrent deux étapes du procédé de fabrication de la figure 3 ;- Figures 4A and 4B illustrate two stages of the manufacturing process of Figure 3;
- la figure 5 illustre un dispositif de distribution électrique selon un second mode de réalisation de l'invention ;- Figure 5 illustrates an electrical distribution device according to a second embodiment of the invention;
- la figure 6 présente un logigramme d'un procédé de fabrication du dispositif de distribution électrique de la figure 4 selon un second mode de mise en œuvre ;- Figure 6 shows a flow diagram of a method of manufacturing the electrical distribution device of Figure 4 according to a second mode of implementation;
- les figures 7A et 7B illustrent deux étapes du procédé de fabrication de la figure 6 ;- Figures 7A and 7B illustrate two stages of the manufacturing process of Figure 6;
- les figures 8A à 8C illustrent trois exemples de réalisation d'un dispositif de distribution électrique selon l'invention dans une configuration de type multicouche.- Figures 8A to 8C illustrate three exemplary embodiments of an electrical distribution device according to the invention in a multilayer type configuration.
Description détaillée de modes de réalisationDetailed description of embodiments
Sur la figure 2 est illustré un dispositif de distribution électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention.In Figure 2 is illustrated an electrical distribution device according to a first embodiment of the invention.
Le dispositif de distribution électrique 1, qui forme une barre omnibus, comprend une première plaque conductrice 2 en cuivre et une seconde plaque conductrice 3 en cuivre également empilées en formant un espace 4 inter-plaque. Le dispositif de distribution électrique 1 comprend en outre deux condensateurs en silicium 5 disposés entre la première et la seconde plaques 2 et 3 dans l'espace 4.The electrical distribution device 1, which forms a bus bar, comprises a first conductive plate 2 made of copper and a second conductive plate 3 made of copper also stacked together to form an inter-plate space 4. The electrical distribution device 1 also comprises two silicon capacitors 5 arranged between the first and second plates 2 and 3 in space 4.
Dans une variante, les condensateurs 5 pourraient être réalisés dans un autre matériau semi-conducteur.Alternatively, the capacitors 5 could be made of another semiconductor material.
La première plaque 2 présente une première face 2a en regard de la seconde plaque 3 et une seconde face 2b opposée à la première face 2a de la première plaque 2. La seconde plaque 3 présente une première face 3a en regard de la première plaque 2 et une seconde face 3b opposée à la première face 3a de la seconde plaque 3. Les deux condensateurs en silicium 5 présentent chacun une première face 5a en regard de la première face 2a de la première plaque 2 et une seconde face 5b opposée à la première face 5a et en regard de la première face 3a de la seconde plaque 3.The first plate 2 has a first face 2a facing the second plate 3 and a second face 2b opposite the first face 2a of the first plate 2. The second plate 3 has a first face 3a facing the first plate 2 and a second face 3b opposite the first face 3a of the second plate 3. The two silicon capacitors 5 each have a first face 5a opposite the first face 2a of the first plate 2 and a second face 5b opposite the first face 5a and facing the first face 3a of the second plate 3.
La figure 3 présente un logigramme d'un procédé de fabrication du dispositif de distribution électrique de la figure 2 selon un premier mode de mise en œuvre.FIG. 3 presents a flow diagram of a method for manufacturing the electrical distribution device of FIG. 2 according to a first mode of implementation.
Dans une première étape 300 du procédé, les condensateurs en silicium 5 sont attachées à la première face 2a de la première plaque 2 conductrice à l'aide d'une brasure ou sans brasure à l'aide d'un matériau électriquement conductrice 6, comme par exemple par frittage de particules d'argent ou de cuivre, ou bien à l'aide d'une colle époxy chargée de particules métalliques, ou encore à l'aide de verre chargé de particule métalliques.In a first step 300 of the method, the silicon capacitors 5 are attached to the first face 2a of the first conductive plate 2 using a solder or without soldering using an electrically conductive material 6, such as for example by sintering silver or copper particles, or using an epoxy adhesive loaded with metallic particles, or even using glass loaded with metallic particles.
Le dispositif de distribution électrique 1 comprend en outre un matériau isolant 7 disposé entre la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5 et la seconde plaque 3. Le dispositif 1 comprend également des vias 8 électriquement conducteurs raccordant électriquement la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5 à la seconde plaque 3.The electrical distribution device 1 further comprises an insulating material 7 disposed between the second face 5b of the silicon capacitors 5 and the second plate 3. The device 1 also comprises electrically conductive vias 8 electrically connecting the second face 5b of the silicon capacitors 5 to the second plate 3.
Dans une deuxième étape 305 du procédé, un film préimprégné en matériau isolant est appliqué sur la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5 pour former par la suite une couche de matériau isolant 7 comblant la partie de l'espace 4 inter-plaque inoccupée par les condensateurs en silicium 5 et les via 8.In a second step 305 of the process, a film prepreg of insulating material is applied to the second face 5b of the silicon capacitors 5 to subsequently form a layer of insulating material 7 filling the part of the interplate space 4 unoccupied by the silicon capacitors 5 and the via 8.
Dans une troisième étape 310 du procédé, on forme ensuite une couche de cuivre 9 sur le film pré-imprégné puis on lamine la superposition formée par le film et la couche de cuivre 9 pour former un empilement comportant la première plaque 2, les condensateurs en silicium 5 attachés à la première face 2a de la première plaque 2 à l'aide du matériau conducteur 6, la couche isolante 7 formée à partir du film pré-imprégné, et la couche de cuivre 9 comme cela est illustré sur la figure 4A.In a third step 310 of the process, a copper layer 9 is then formed on the prepreg film, then the superposition formed by the film and the copper layer 9 is laminated to form a stack comprising the first plate 2, the capacitors in silicon 5 attached to the first face 2a of the first plate 2 using the conductive material 6, the insulating layer 7 formed from the prepreg film, and the copper layer 9 as illustrated in FIG. 4A.
Dans une étape suivante 315 du procédé, on réalise ensuite des orifices 10 au travers de la couche isolante 7 et de la couche de cuivre 9 à l'aide d'une technique de gravure laser, de gravure mécanique ou de gravure chimique ou bien une combinaison de différentes techniques, comme cela est illustré sur la figure 4B.In a following step 315 of the process, holes 10 are then produced through the insulating layer 7 and the copper layer 9 using a laser engraving technique, mechanical engraving or chemical etching or a combination of different techniques, as illustrated in Figure 4B.
Puis, dans une étape suivante 320, on dépose par électrodéposition une couche de cuivre supplémentaire 11 pour combler les orifices 10 et ainsi former les vias 8 raccordant électriquement la première face 3a de la seconde plaque 3 à la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5.Then, in a following step 320, an additional copper layer 11 is deposited by electrodeposition to fill the orifices 10 and thus form the vias 8 electrically connecting the first face 3a of the second plate 3 to the second face 5b of the silicon capacitors 5 .
Sur la figure 5 est illustré un dispositif de distribution électrique selon un second mode de réalisation.In Figure 5 is illustrated an electrical distribution device according to a second embodiment.
Le dispositif de distribution électrique 20 selon le second mode de réalisation diffère du dispositif 1 selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2 en ce que la première face 5a des condensateurs en silicium 5 n'est pas attachée à la première face 2a de la première plaque 2 et est raccordée électriquement à la première face 2a de la première plaque 2 à l'aide de via 8' de manière similaire au raccordement électrique entre la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5 et la seconde plaque 3.The electrical distribution device 20 according to the second embodiment differs from the device 1 according to the first embodiment illustrated in FIG. 2 in that the first face 5a of the silicon capacitors 5 is not attached to the first face 2a of the first plate 2 and is electrically connected to the first face 2a of the first plate 2 using via 8 'in a similar manner to the electrical connection between the second face 5b of the silicon capacitors 5 and the second plate 3.
La figure 6 présente un logigramme d'un procédé de fabrication du dispositif de distribution électrique de la figure 5 selon un second mode de mise en oeuvre.FIG. 6 presents a flow diagram of a method for manufacturing the electrical distribution device of FIG. 5 according to a second mode of implementation.
Dans une étape 505 du procédé, un premier film pré-imprégné en matériau isolant est appliqué sur la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5 et un second film pré-imprégné en matériau isolant est appliqué sur la première face 5a des condensateurs en silicium 5 pour former par la suite une couche de matériau isolant 7 comblant la partie de l'espace 4 inter-plaque inoccupée par les condensateurs en silicium 5 et les via 8 et 8'.In a step 505 of the method, a first film pre-impregnated with insulating material is applied to the second face 5b of the silicon capacitors 5 and a second film pre-impregnated with insulating material is applied to the first side 5a of the silicon capacitors 5 to subsequently form a layer of insulating material 7 filling the part of the inter-plate space 4 unoccupied by the silicon capacitors 5 and the via 8 and 8 '.
Dans une étape suivante 510 du procédé, on forme ensuite une première couche de cuivre 9 sur le premier film pré-imprégné et une seconde couche de cuivre 9' sur le second film pré-imprégné, puis on lamine la superposition formée par la seconde couche de cuivre 9', le second film pré-imprégné, le premier film et la première couche de cuivre 9 pour former un empilement comportant la seconde couche de cuivre 9', les condensateurs en silicium 5 noyés dans la couche isolante 7 formée à partir des premier et second films pré-imprégné, et la première couche de cuivre 9 comme cela est illustré sur la figure 7A.In a following step 510 of the process, a first copper layer 9 is then formed on the first prepreg film and a second copper layer 9 ′ on the second prepreg film, then the superposition formed by the second layer is laminated of copper 9 ', the second prepreg film, the first film and the first layer of copper 9 to form a stack comprising the second layer of copper 9', the silicon capacitors 5 embedded in the insulating layer 7 formed from the first and second prepreg films, and the first copper layer 9 as shown in Figure 7A.
Dans une étape suivante 515 du procédé, on réalise ensuite des premiers orifices 10 au travers de la couche isolante 7 et de la première couche de cuivre 9 d'une part, et des seconds orifices 10' au travers de la seconde couche de cuivre 9' et de la couche isolante 7 d'autre part, à l'aide d'une technique de gravure laser, de gravure mécanique ou de gravure chimique ou bien une combinaison de différentes techniques, comme cela est illustré sur la figure 7B.In a following step 515 of the method, first holes 10 are then produced through the insulating layer 7 and the first copper layer 9 on the one hand, and second holes 10 ′ through the second copper layer 9 'and the insulating layer 7 on the other hand, using a laser etching technique, mechanical etching or chemical etching or a combination of different techniques, as illustrated in Figure 7B.
Puis, dans une étape suivante 520, on dépose par électrodéposition une première couche de cuivre supplémentaire 11 pour combler les premiers orifices 10 et une seconde couche de cuivre supplémentaire 11' pour combler les seconds orifices 10' et ainsi former les via respectivement 8 et 8' raccordant électriquement respectivement la première face 3a de la seconde plaque 3 à la seconde face 5b des condensateurs en silicium 5, et la première face 2a de la première plaque 2 à la première face 5a des condensateurs en silicium 5.Then, in a following step 520, an additional first layer of copper 11 is deposited by electrodeposition to fill the first orifices 10 and a second additional copper layer 11 'to fill the second orifices 10' and thus form the via 8 and 8 respectively 'electrically connecting the first face 3a of the second plate 3 respectively to the second face 5b of the silicon capacitors 5, and the first face 2a of the first plate 2 to the first face 5a of the silicon capacitors 5.
Sur les figures 8A à 8C sont illustrés trois exemples de configurations multicouches d'un dispositif de distribution électrique selon des modes de réalisation de l'invention. Dans le cas où les condensateurs sont branchés en parallèle, la densité de capacité surfacique peut être augmentée et les inductances et les résistances en série peuvent être réduites, et dans le cas où les condensateurs sont branchés en séries, la tension de claquage peut être augmentée.In FIGS. 8A to 8C are illustrated three examples of multilayer configurations of an electrical distribution device according to embodiments of the invention. In the case where the capacitors are connected in parallel, the surface capacitance density can be increased and the inductances and the resistances in series can be reduced, and in the case where the capacitors are connected in series, the breakdown voltage can be increased .
Alors que les premier et second modes de réalisation illustrés sur les figures 2 et 5 présentent un dispositif de distribution électrique doté de deux condensateurs en silicium raccordées en parallèle en un seul niveau, le premier exemple de dispositif de distribution électrique 30 multicouche illustré sur la figure 8A est configuré pour avoir une première et une seconde branches formée chacune de deux condensateurs en silicium raccordées en série l'une à l'autre, la première et la seconde branches étant raccordées en parallèle. Le deuxième exemple de dispositif de distribution électrique 40 multicouche illustré sur la figure 8B est configuré pour avoir un montage en parallèle de quatre condensateurs en silicium. Enfin, le troisième exemple de dispositif de distribution électrique 50 multicouche illustré sur la figure 8C est configuré pour avoir un montage en parallèle de six condensateurs en silicium.While the first and second embodiments illustrated in FIGS. 2 and 5 present an electrical distribution device provided with two silicon capacitors connected in parallel in a single level, the first example of a multilayer electrical distribution device illustrated in the figure 8A is configured to have first and second branches each formed by two silicon capacitors connected in series to each other, the first and second branches being connected in parallel. The second example of a multi-layer electrical distribution device 40 illustrated in FIG. 8B is configured to have a parallel mounting of four silicon capacitors. Finally, the third example of a multi-layer electrical distribution device 50 illustrated in FIG. 8C is configured to have a parallel mounting of six silicon capacitors.
Dans des variantes non illustrées du premier, deuxième et troisième exemples de dispositif, au lieu d'avoir un montage en parallèle de, respectivement, deux, quatre ou six condensateurs en silicium, le dispositif pourrait avoir un montage de respectivement n, 2n, ou 3n condensateurs en silicium, n correspondant à un nombre entier supérieur ou égal à 2.In variants not illustrated of the first, second and third examples of device, instead of having a parallel connection of, respectively, two, four or six silicon capacitors, the device could have a connection of respectively n, 2n, or 3n silicon capacitors, n corresponding to an integer greater than or equal to 2.
Le premier exemple de dispositif de distribution électrique 30 multicouche illustré sur la figure 8A comprend une première plaque conductrice 31 présentant une première face 31a sur laquelle sont fixées deux premiers condensateurs 35 à l'aide d'un premier matériau conducteur 36, et une deuxième plaque 32 présentant une première face 32a sur laquelle sont fixés deux seconds condensateurs 350 à l'aide d'un second matériau conducteur 360, la deuxième plaque 32 présentant en outre une seconde face 32b opposée à la première face 32a et électriquement raccordée aux premiers condensateurs en silicium 35 par des premiers via 38.The first example of a multilayer electrical distribution device 30 illustrated in FIG. 8A comprises a first conductive plate 31 having a first face 31a on which two first capacitors 35 are fixed using a first conductive material 36, and a second plate 32 having a first face 32a on which are fixed two second capacitors 350 using a second conductive material 360, the second plate 32 further having a second face 32b opposite the first face 32a and electrically connected to the first capacitors in silicon 35 by first via 38.
Le premier exemple de dispositif multicouche 30 comprend en outre une troisième plaque 33 conductrice présentant une première face 33a en regard de la seconde face 32b de la deuxième plaque 32 et électriquement raccordée aux seconds condensateurs en silicium 350 à l'aide de seconds via 380.The first example of a multilayer device 30 further comprises a third conductive plate 33 having a first face 33a facing the second face 32b of the second plate 32 and electrically connected to the second silicon capacitors 350 using second via 380.
Le premier exemple de dispositif de distribution électrique 30 multicouche forme ainsi un empilement de trois plaques conductrices, la seconde plaque 32 étant disposée entre la première plaque 31 et la troisième plaque 33. La seconde plaque 32 est séparée de la première plaque 31 par une première couche de matériau isolant 37 au sein de laquelle sont disposés les premiers condensateurs en silicium 35, et la seconde plaque 32 est séparée de la troisième plaque 33 par une seconde couche de matériau isolant 370 au sein de laquelle sont disposés les seconds condensateurs en silicium 350. En utilisant des condensateurs ayant les mêmes propriétés la tension de rupture est multipliée par deux.The first example of a multilayer electrical distribution device 30 thus forms a stack of three conductive plates, the second plate 32 being disposed between the first plate 31 and the third plate 33. The second plate 32 is separated from the first plate 31 by a first layer of insulating material 37 within which the first silicon capacitors are placed 35, and the second plate 32 is separated from the third plate 33 by a second layer of insulating material 370 within which the second silicon capacitors are placed 350 By using capacitors with the same properties, the breaking voltage is multiplied by two.
Le deuxième exemple de dispositif de distribution électrique 40 multicouche illustré sur la figure 8B comprend une première plaque conductrice 41 présentant une première face 41a sur laquelle sont fixés deux premiers condensateurs 45 à l'aide d'un premier matériau conducteur 46, et une deuxième plaque 42 conductrice présentant une première face 42a et une seconde face 42b opposée à la première face 42a, la première face 42a étant en regard de la première face 41a de la première plaque 41 et électriquement raccordée aux premiers condensateurs en silicium 45 à l'aide de premiers via 48.The second example of a multi-layer electrical distribution device 40 illustrated in FIG. 8B comprises a first conductive plate 41 having a first face 41a on which two first capacitors 45 are fixed using a first conductive material 46, and a second plate 42 conductive having a first face 42a and a second face 42b opposite the first face 42a, the first face 42a being opposite the first face 41a of the first plate 41 and electrically connected to the first silicon capacitors 45 using first via 48.
Le deuxième exemple de dispositif 40 multicouche comprend en outre une troisième plaque 410 conductrice présentant une première face 410a sur laquelle sont fixés deux seconds condensateurs 450 à l'aide d'un second matériau conducteur 460, et une quatrième plaque 420 conductrice présentant une première face 420a en regard de la première face 410a de la troisième plaque 410 et électriquement raccordée aux seconds condensateurs en silicium 450 à l'aide de seconds via 480.The second example of a multilayer device 40 further comprises a third conductive plate 410 having a first face 410a on which are fixed two second capacitors 450 using a second conductive material 460, and a fourth conductive plate 420 having a first face 420a opposite the first face 410a of the third plate 410 and electrically connected to the second silicon capacitors 450 using second via 480.
La troisième plaque 410 présente en outre une seconde face 410b opposée à la première face 410a dont une première portion est disposée en regard de la seconde face 42b de la deuxième plaque 42 et une seconde portion est disposée en regard de la première face 41a de la première plaque 41, l'espace séparant la seconde portion de la seconde face 410b de la troisième plaque 410 de la portion de la première face 41a de la première plaque 41 directement en regard de ladite seconde portion étant exempt de plaque conductrice. La seconde face 410b de la troisième plaque 410 est électriquement raccordée à la première face 41a de la première plaque 41 par un premier via inter-plaque 418.The third plate 410 also has a second face 410b opposite the first face 410a, a first portion of which is disposed opposite the second face 42b of the second plate 42 and a second portion is disposed opposite the first face 41a of the first plate 41, the space separating the second portion of the second face 410b of the third plate 410 from the portion of the first face 41a of the first plate 41 directly opposite said second portion being free of conductive plate. The second face 410b of the third plate 410 is electrically connected to the first face 41a of the first plate 41 by a first via inter-plate 418.
La première face 420a de la quatrième plaque présente une première portion disposée en regard de la première face 410a de la troisième plaque 410 et une seconde portion disposée en regard de la seconde face 42b de la deuxième plaque 42, l'espace séparant la seconde portion de la première face 420a de la quatrième plaque 420 de la portion de la seconde face 42b de la deuxième plaque 42 directement en regard de ladite seconde portion étant exempt de plaque conductrice. La seconde face 42b de la deuxième plaque 42 est électriquement raccordée à la première face 420a de la quatrième plaque 420 par un second via interplaque 428.The first face 420a of the fourth plate has a first portion disposed opposite the first face 410a of the third plate 410 and a second portion disposed opposite the second face 42b of the second plate 42, the space separating the second portion of the first face 420a of the fourth plate 420 of the portion of the second face 42b of the second plate 42 directly opposite said second portion being free of conductive plate. The second face 42b of the second plate 42 is electrically connected to the first face 420a of the fourth plate 420 by a second via interplate 428.
Le deuxième exemple de dispositif de distribution électrique 40 multicouche forme ainsi un empilement de quatre plaques conductrices, la seconde plaque 42 étant disposée entre la première plaque 41 et la troisième plaque 410, et la troisième plaque 410 étant disposée entre la deuxième plaque 42 et la quatrième plaque 420. La seconde plaque 42 est séparée de la première plaque 41 par une première couche de matériau isolant 47 au sein de laquelle sont disposés les premiers condensateurs en silicium 45, et la troisième plaque 410 est séparée de la quatrième plaque 420 par une seconde couche de matériau isolant 470 au sein de laquelle sont disposés les seconds condensateurs en silicium 450. La deuxième plaque 42 et la troisième plaque 410 sont séparées par une troisième couche de matériau isolant 475.The second example of a multi-layer electrical distribution device 40 thus forms a stack of four conductive plates, the second plate 42 being disposed between the first plate 41 and the third plate 410, and the third plate 410 being disposed between the second plate 42 and the fourth plate 420. The second plate 42 is separated from the first plate 41 by a first layer of insulating material 47 within which the first silicon capacitors 45 are arranged, and the third plate 410 is separated from the fourth plate 420 by a second layer of insulating material 470 within which the second silicon capacitors 450 are arranged. The second plate 42 and the third plate 410 are separated by a third layer of insulating material 475.
Le troisième exemple de dispositif de distribution électrique 50 multicouche illustré sur la figure 8C comprend une première plaque conductrice 51 présentant une première face 51a sur laquelle sont fixés deux premiers condensateurs 55 à l'aide d'un premier matériau conducteur 56, et une deuxième plaque 52 conductrice présentant une première face 52a et une seconde face 52b opposée à la première face 52a, la première face 52a étant en regard de la première face 51a de la première plaque 51 et électriquement raccordée aux premiers condensateurs en silicium 55 à l'aide de premiers via 58.The third example of a multi-layer electrical distribution device 50 illustrated in FIG. 8C comprises a first conductive plate 51 having a first face 51a on which two first capacitors 55 are fixed using a first conductive material 56, and a second plate 52 conductive having a first face 52a and a second face 52b opposite the first face 52a, the first face 52a being opposite the first face 51a of the first plate 51 and electrically connected to the first silicon capacitors 55 using first via 58.
Le troisième exemple de dispositif 50 multicouche comprend en outre une troisième plaque 510 conductrice présentant une première face 510a sur laquelle sont fixés deux deuxièmes condensateurs 550 à l'aide d'un second matériau conducteur 560, et une quatrième plaque 520 conductrice présentant une première face 520a et une seconde face 520b opposée à la première face 520a, la première face 520a de la quatrième plaque 520 étant en regard de la première face 510a de la troisième plaque 510 et électriquement raccordée aux deuxièmes condensateurs en silicium 550 à l'aide de deuxièmes via 580.The third example of a multilayer device 50 further comprises a third conductive plate 510 having a first face 510a on which are fixed two second capacitors 550 using a second conductive material 560, and a fourth conductive plate 520 having a first face 520a and a second face 520b opposite to the first face 520a, the first face 520a of the fourth plate 520 being opposite the first face 510a of the third plate 510 and electrically connected to the second silicon capacitors 550 using second via 580.
Le troisième exemple de dispositif 50 multicouche comprend également une cinquième plaque 5100 conductrice présentant une première face 5100a sur laquelle sont fixés deux troisièmes condensateurs 5500 à l'aide d'un troisième matériau conducteur 5600, et une sixième plaque 5200 conductrice présentant une première face 5200a et une seconde face 5200b opposée à la première face 5200a, la première face 5200a de la sixième plaque 5200 étant en regard de la première face 5100a de la cinquième plaque 5100 et électriquement raccordée aux troisièmes condensateurs en silicium 5500 à l'aide de troisièmes via 5800.The third example of a multilayer device 50 also comprises a fifth conductive plate 5100 having a first face 5100a to which two third capacitors 5500 are fixed with a third conductive material 5600, and a sixth conductive plate 5200 having a first face 5200a and a second face 5200b opposite the first face 5200a, the first face 5200a of the sixth plate 5200 being opposite the first face 5100a of the fifth plate 5100 and electrically connected to the third capacitors in silicon 5500 using thirds via 5800.
Les premiers condensateurs 55 forment un premier niveau de condensateurs, les deuxièmes condensateurs 550 forment un deuxième niveau de condensateurs, et les troisièmes condensateurs 5500 forment un troisième niveau de condensateurs.The first capacitors 55 form a first level of capacitors, the second capacitors 550 form a second level of capacitors, and the third capacitors 5500 form a third level of capacitors.
La première plaque 51, la troisième plaque 510 et la cinquième plaque 5100 du dispositif 50 sont raccordées électriquement ensembles par un premier raccord conducteur 61 traversant chacune des trois plaques.The first plate 51, the third plate 510 and the fifth plate 5100 of the device 50 are electrically connected together by a first conductive connector 61 passing through each of the three plates.
De manière similaire, la deuxième plaque 52, la quatrième plaque 520 et la sixième plaque 5200 du dispositif 50 sont raccordées électriquement ensembles par un second raccord conducteur 62 traversant chacune des trois plaques.Similarly, the second plate 52, the fourth plate 520 and the sixth plate 5200 of the device 50 are electrically connected together by a second conductive connector 62 passing through each of the three plates.
Le troisième exemple de dispositif de distribution électrique 50 multicouche forme ainsi un empilement de six plaques conductrices. La seconde plaque 52 est séparée de la première plaque 51 par une première couche de matériau isolant 57 au sein de laquelle sont disposés les premiers condensateurs en silicium 55. La troisième plaque 510 est séparée de la quatrième plaque 520 par une deuxième couche de matériau isolant 570 au sein de laquelle sont disposés les deuxièmes condensateurs en silicium 550. La cinquième plaque 5100 est séparée de la sixième plaque 5200 par une troisième couche de matériau isolant 5700 au sein de laquelle sont disposés les troisièmes condensateurs en silicium 5500. La deuxième plaque 52 et la troisième plaque 510 sont séparées par une quatrième couche de matériau isolant 575 et la quatrième plaque 520 et la cinquième plaque 5100 sont séparées par une cinquième couche de matériau isolant 5750.The third example of a multi-layer electrical distribution device 50 thus forms a stack of six conductive plates. The second plate 52 is separated from the first plate 51 by a first layer of insulating material 57 within which the first silicon capacitors 55 are arranged. The third plate 510 is separated from the fourth plate 520 by a second layer of insulating material 570 within which the second silicon capacitors 550 are arranged. The fifth plate 5100 is separated from the sixth plate 5200 by a third layer of insulating material 5700 within which the third silicon capacitors 5500 are disposed. The second plate 52 and the third plate 510 are separated by a fourth layer of insulating material 575 and the fourth plate 520 and the fifth plate 5100 are separated by a fifth layer of insulating material 5750.
L'invention fournit ainsi un dispositif de distribution électrique comprenant des plaques conductrices couplées à des condensateurs permettant de réduire la masse et le volume de l'ensemble, de réduire les inductances parasites engendrées par les fils de connections, et d'obtenir une stabilité élevée de la valeur de la capacité pour des températures supérieures à 150°C.The invention thus provides an electrical distribution device comprising conductive plates coupled to capacitors making it possible to reduce the mass and the volume of the assembly, to reduce the parasitic inductances generated by the connection wires, and to obtain high stability. of the capacity value for temperatures above 150 ° C.
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2017
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